[发明专利]无线网络节点随遇接入动态配置方法

权利要求书

1.一种无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

10）主从节点入网同步：主节点逐跳于自身时隙在多个频点上发送入网同步信息，待入网从节点长搜索，接收主节点入网同步信息，更新从节点系统信息，与主节点保持同步；

20）预处理：主节点进入入网状态后，于自身时隙发送同步帧，待入网从节点从同步数据帧中提取预留信息,向主节点发送入网请求；

30）预留申请及应答：主节点向提出预留申请的待入网从节点发送预分配时隙和地址，待入网从节点发出同意占用该地址和时隙的预留确认分组，其邻节点收到该确认分组后将不再竞争该时隙，待入网从节点等待主节点验证通过，发出预留应答分组后，待入网从节点正式成为新的入网从节点；

40）动态竞争时隙：主节点依据网络规模动态调整分配的预留时隙段，待入网节点随机选择竞争预留时隙，同时已入网从节点可根据自身数据业务需求，以分配和竞争混合的方式续租各自对应的备选时隙；

50）基于优先级决策的信道续租复用：根据节点属性优先级和业务类别优先级，动态映射到节点接入优先级，将出现竞争冲突的两跳内活跃续租节点分配到数据缓冲区中按优先级按序排队，参与信道接入调配；

60）数据传输：根据申请预留时隙和续租备选时隙结果，每个节点使用自己的预留主时隙和续租占用的备选时隙发送数据，在其它时隙接收数据。

2.根据权利要求1所述的无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于：所述主从节点入网同步（10）步骤中，主节点发送的入网同步信息包括本主站标识、主节点MAC地址、当前帧长、主时隙号、主时隙时长、时隙时长、预留竞争时隙段。

3.根据权利要求1所述的无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于，所述预留申请及应答（30）步骤包括：

31）预留申请：待入网从节点提取预留时隙段T_r=[T_n+1,…,T_i…,T_n+f]，其中n为已入网节点数，f为预留竞争时隙数，从中随机选择预留时隙T_i，向主节点发送预留请求和校验码；

32）预分配：主节点上报申请入网节点站名，MAC地址，数据包事务ID及校验码，等待入网许可后，向尚未分配地址的申请入网节点发送预分配方案数据包，列出节点请求的时隙T_i和时隙关联IP地址，主节点首先尝试使用31)中申请节点硬件地址与之通信，如果通信失败，主节点将该预分配数据包广播出去；

33）接收应答：待入网从节点接收到主节点的预分配数据包后，根据数据包事务ID确认是自己发起的请求后，发送接收应答数据包，其邻节点不再竞争该时隙和地址，并准备在该时隙接收数据；

34）分配确认：主节点收到33）入网预分配的接收应答数据包后，发送分配确认数据包，包括所请求的地址和时隙，并上报上层软件。此时发起此次预留请求事务ID的待入网从节点将拥有该时隙T_i和时隙关联IP地址，节点入网成功，可在该时隙发送。

4.根据权利要求1所述的无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于，所述动态竞争备选时隙（40）步骤包括：

41）分配预留时隙段：主控节点依据网络规模动态分配预留时隙段；

42）竞争预留时隙：待入网从节点随机选择竞争预留时隙，快速接入；

43）竞争续租时隙：已入网从节点根据数据业务需求，继续竞争续租时隙。

5.根据权利要求1所述的无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于，所述基于优先级决策的信道续租复用（50）步骤包括：

51）局部分布式空分复用选择：已入网从节点根据数据发送需求，在有数据发送需求的活跃信道竞争节点的两跳范围内计算可复用备选时隙；

52）优先级判决竞争节点续租权限：请求续租节点和两跳内其它活跃续租节点发生备选时隙竞争冲突时，计算节点优先级P决定谁可以占用该时隙，设定节点对于每个时隙的优先级

P=λ₁[P_id]×λ₂[P₀]

其中，P_id为节点的属性优先级，P₀为当前数据业务优先级，λ₁、λ₂分别为节点属性优先级和业务优先级在当前驻留系统中的权重。

6.根据权利要求5所述的无线网络节点随遇接入动态配置方法，其特征在于，所述局部分布式空分复用选择（51）步骤包括:

511）续租准备：已入网节点根据数据业务需求按需竞争时隙，先广播一个事务类别为“续租公告”的分组，启动一个续租周期，节点正式成为续租节点；

512）分布式监听：各个续租节点散布区域的一跳邻节点收到事务类别为“续租公告”的分组，将在自己的时隙将听到的一跳邻节点地址、时隙占用信息打包发送出去，续租节点再经一轮帧监听，可获知两跳邻居节点时隙信息集T_U；

513）续租请求：各续租节点根据主节点在主时隙不断发送的同步数据帧中系统当前时隙已分配占用集合Τ_H，和两跳邻节点占用时隙集合T_U，计算可复用备选时隙集合从T_S中随机选择备选时隙向主节点发送“续租请求”数据分组，并在请求数据包的扩展选项中捎带监听到的两跳邻居节点信息；

514）续租应答：主节点提取入网节点发送的“续租确认”数据包的时隙地址续租请求信息,以及扩展选项中两跳节点数据，等待一个时间间隔SIFS，如未收到其两跳内其他活跃续租节点竞争该时隙请求，则向申请续租节点发送“续租应答”分组；

515）续租权限判决：如果主节点在间隔周期SIFS内，收到其它两跳内活跃续租节点竞争该时隙请求，则进行申请续租节点与两跳内活跃竞争节点优先级判决，向优先级低的申请续租节点发送“挂起请求”数据包；

516）续租确认：申请续租节点收到“续租应答”数据包后，等待一个间隔周期DIFS，若在此周期内未曾收到“挂起请求”数据包，则表明可续租该时隙，向主节点发送“续租确认”数据包,否则发送“挂起确认”数据包，停止竞争该时隙，进入缓冲区队列按优先级排队，如果优先级高的节点由于脱网等突发状况，未向主节点发送“续租确认”分组，则缓冲区队列中节点可按序获得续租机会，如果申请续租节点在一个续租周期结束都未收到“续租应答”，则重复511）至516），直至申请续租节点成功收到主节点“续租应答”；

517）续租响应：主节点上报该节点站名和时隙续租信息，向申请续租节点发送“续租响应”，申请续租节点即可随后在续租的该时隙进行数据业务发送，实现信道续租复用。